Гипотезу энергоэффективности мозга подтвердили экспериментально

Испытуемый запоминает лица, демонстрирующиеся на стимульном экране. Параллельно у него снимают электроэнцефалограмму, регистрируя активность головного мозга.

Фотография: Fabio Bergamin / ETH Zurich

Нейрофизиологи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха нашли новое подтверждение «гипотезы об эффективности нервной системы». Ученые обнаружили, что при решении интеллектуальных задач среднего уровня сложности люди с высоким IQ демонстрируют меньшую активность головного мозга, чем люди с IQ немного выше среднестатистического. При этом при решении как простых, так и очень трудных задач количество задействованных ресурсов головного мозга в обеих группах одинаково. Работа опубликована в журнале Intelligence.

Ученые отобрали 83 студента-старшекурсника. Каждый из них прошел стандартный тест для определения уровня интеллектуального развития – «Прогрессивные матрицы Равена». На основании данных теста испытуемые были разбиты на две группы. В первой были люди с интеллектом слегка выше среднего. Во второй группе – с интеллектом значительно выше среднего.

На втором этапе исследования все испытуемые проходили серию специально сконструированных компьютерных тестов на рабочую (оперативную) память. Им предъявлялись экраны с 4-мя строчными буквами или 4-мя лицами, после чего, спустя определенную паузу, демонстрировался экран с одной прописной буквой или лицом. Участникам эксперимента необходимо было определить – демонстрировалось ли эта буква или лицо на стимульном экране перед паузой, а затем нажать соответствующую клавишу: «Да» или «Нет». Постепенно, чтобы увеличить нагрузку на рабочую память задание усложнялось. После паузы могли появиться лицо или буква, появлявшиеся на прошлом или позапрошлом стимульном экране и испытуемым требовалось не только запомнить материал с нового экрана, но и продолжать удерживать в памяти лица или буквы из одной или нескольких предыдущих проб.

Параллельно с ходом эксперимента исследователи снимали электроэнцефалограмму для определения уровня активности коры головного мозга испытуемых при решении тех или иных задач.

Выяснилось, что при достаточно простых заданиях на рабочую память уровень активности мозга высокоинтеллектуальных студентов не отличается от их коллег с интеллектом выше среднего. Мозг и тех и других при этом был умеренно активен. В трудных задачах, наоборот, и у тех и у других активность коры мозга была очень сильной, но также не отличалась.

Значимые различия были зафиксированы только при заданиях среднего уровня сложности (например, запомнить текущий стимульный материал и удерживать предыдущий набор). В этом случае у испытуемых с интеллектом выше среднего происходило ярко выраженная событийно-связанная десинхронизация электрической активности во фронтальных долях коры. Она выражалась в резком сокращении амплитуды альфа-ритма.

Традиционно, сокращение альфа-ритма (а также усиление амплитуды и мощности бета-ритма) связывают с активизацией тех или иных отделов коры головного мозга. Простейшим примером десинхронизации является появление альфа-ритма в зрительных областях мозга при закрытии глаз. Либо, наоборот, его исчезновение и появление бета-ритма в тех же областях при открытии глаз.  

По мнению ученых, эти отличия в активности головного мозга являются функциональным нейрофизиологическим коррелятом интеллекта и служат еще одним аргументом в копилку так называемой «гипотезы об эффективности нервной системы». В общем виде она гласит, что при решении не достигающих определенного порога сложности задач люди с высоким интеллектом демонстрируют меньшую активность головного мозга, то есть используют его ресурсы более эффективно. Тогда как при достижении особо высокой сложности заданий активность головного мозга у них выше, чем у людей с более низким интеллектом, что опять же показывает эффективное его использование. Новое исследование в этом аспекте несколько противоречит классической формулировке этой гипотезы. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.